數(shù)據(jù)鏈中RS譯碼優(yōu)化算法

陳妍　易凱

【摘 要】本文介紹了數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)信道編碼，詳細(xì)分析了RS編譯碼技術(shù)，在傳統(tǒng)譯碼算法基礎(chǔ)上引入軟判決思想，實(shí)現(xiàn)譯碼算法優(yōu)化并仿真驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)鏈；RS碼；BM迭代譯碼；軟判決

【Abstract】The channel coding in data link system is introduced. And then the RS error-corrected coding/decoding technique is analyzed. A new decoding algorithm is proposed on the basis of traditional BM iterative decoding and soft decision as well as simulation.

【Key words】Data link； RS code； BM iterative decoding； Soft decision

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是信息化條件下的復(fù)雜多元戰(zhàn)爭(zhēng)，數(shù)據(jù)鏈連接整個(gè)戰(zhàn)區(qū)內(nèi)數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)上指揮中樞、作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)和武器平臺(tái)的信息處理、交換和分發(fā)系統(tǒng)，是將信息優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗力的有效手段。如果戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)不能被可靠傳輸，將會(huì)提供虛假信息，延誤戰(zhàn)機(jī)，導(dǎo)致作戰(zhàn)失敗。因此，為了保證網(wǎng)內(nèi)各類數(shù)據(jù)信息能準(zhǔn)確無(wú)誤分發(fā)，保證作戰(zhàn)系統(tǒng)效能得到最大的發(fā)揮，在復(fù)雜無(wú)線信道通信環(huán)境中，必須要有容錯(cuò)機(jī)制來(lái)提高傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。

1 數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)信道編碼

一般，差錯(cuò)控制編碼的選擇是根據(jù)實(shí)際信道特點(diǎn)和系統(tǒng)誤碼性能要求而定。RS碼是多進(jìn)制編碼，能夠糾錯(cuò)多個(gè)連續(xù)的二進(jìn)制錯(cuò)碼，所以特別適合在衰落信道中糾正突發(fā)性錯(cuò)碼；它的編碼效率很高，適用于實(shí)時(shí)性要求較高的信息傳輸場(chǎng)合，在數(shù)據(jù)鏈中得到了廣泛應(yīng)用，如Link-16，Link-22，深海通信，空空導(dǎo)彈遙測(cè)等。因此，本文對(duì)RS碼做進(jìn)一步研究。

2 RS編碼技術(shù)

3 譯碼算法的優(yōu)化

3.1 軟判決原理

上一節(jié)仿真中采用傳統(tǒng)硬判決譯碼方案，即解調(diào)器供給譯碼器作為譯碼用的碼字在二進(jìn)制情況下只取0或1。這種大于判決門限判為1，小于判決門限判為0的硬判方式，會(huì)損失信號(hào)中包含有關(guān)信道干擾的統(tǒng)計(jì)特性信息。為了使譯碼器在判決碼字時(shí)正確率更高，就要從接收到的信號(hào)信息入手，有區(qū)別有針對(duì)性地將帶有信號(hào)信息的值送給譯碼器而不是簡(jiǎn)單的0或1，這就是軟判決思想。

3.2 基于BM迭代譯碼的軟判決改進(jìn)算法

為了實(shí)現(xiàn)更高的編碼增益，在BM迭代譯碼算法基礎(chǔ)上引入軟判決思想，采用增加不可靠位和試探序列，實(shí)現(xiàn)算法優(yōu)化?？梢钥闯?，不可靠位置找的越多，對(duì)接收序列改善越明顯，從而使得譯碼器糾正的錯(cuò)誤也越多。但隨著不可靠位置增多，試探序列按照二的冪次增長(zhǎng)，復(fù)雜度瞬間變大。因此，兼顧復(fù)雜度和誤碼性能，根據(jù)文獻(xiàn)[4]提出的不可靠位選取方法，最終確定不可靠位數(shù)為2。

改進(jìn)譯碼算法流程如圖2所示：

（1）尋找不可靠位：根據(jù)譯碼器輸入的調(diào)制后數(shù)據(jù)，選擇距離判決門限最近的兩個(gè)位置為不可靠位。

（2）產(chǎn)生錯(cuò)誤圖樣：根據(jù)不可靠位，產(chǎn)生4個(gè)試探序列：全零序列 T0；第一個(gè)不可靠位取1，其余位取零序列T1；第二個(gè)不可靠位取1，其余位取零序列T2；兩個(gè)不可靠位均取1，其余取零序列T3。

3.3 數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中應(yīng)用

實(shí)際數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中采用的調(diào)制方式是多樣的，如link-11采用BPSK，link-16采用MSK，link-11B采用OQPSK等。因此，為了驗(yàn)證RS（15，9）譯碼優(yōu)化算法在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中的性能，分別在π/2-DBPSK與π/4-DQPSK不同情形下進(jìn)行仿真分析。

根據(jù)相對(duì)相移鍵控D-PSK的調(diào)制解調(diào)[3]方式產(chǎn)生不可靠位置，按照?qǐng)D3譯碼算法流程，采用π/2-DBPSK，π/4-DQPSK調(diào)制方式和RS（15，9）編碼方式，進(jìn)行仿真分析。

由圖3可以看出，采用軟判決譯碼改進(jìn)算法后，在M=2即π/2-DBPSK，M=4即π/4-DQPSK誤碼性能均有明顯改善，在誤碼率為10-5時(shí)信噪比提高1.5dB。

4 結(jié)論

本文針對(duì)RS碼提出一種譯碼改進(jìn)算法，在傳統(tǒng)BM迭代譯碼算法基礎(chǔ)上采用多進(jìn)制量化將硬判決損失掉的信息量又加以利用，通過(guò)在判決門限附近尋找不可靠位，產(chǎn)生試探序列來(lái)修正硬判決結(jié)果。通過(guò)仿真結(jié)果顯示糾錯(cuò)能力增強(qiáng)且誤碼性能改善，該算法復(fù)雜度低且硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，因此可以在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫繼銀，付光遠(yuǎn).戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.

[2]王新梅，肖國(guó)鎮(zhèn).糾錯(cuò)碼—原理與方法[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

[3]林舒，科斯特洛.差錯(cuò)控制編碼[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[4]Weber J H. Low-complexity Chase-like bounded-distance decoding algorithms[C]. Global Telecommunications Conference， 2003.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]